DE10348978A1 - Fuel injection device, in particular for a direct injection internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung (18) umfasst ein Gehäuse (28) und zwei zueinander koaxiale Ventilelemente (36, 40). Diesen ist jeweils eine Kraftstoff-Austrittsöffnung (62, 90) zugeordnet. Eine Vorspanneinrichtung kann die Ventilelemente (36, 40) in Schließrichtung beaufschlagen. An den Ventilelementen (36, 40) sind in Öffnungsrichtung wirkende Druckflächen (52, 80) vorhanden, welche jeweils einen Druckraum (54, 81) begrenzen, der mit einem Hochdruckanschluss (22) verbunden werden kann. Es wird vorgeschlagen, dass das innere Ventilelement (40) mindestens umfasst: einen Ventilkörper (44), der mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz zusammenarbeitet, und einen Führungskörper (42), der in dem äußeren Ventilelement (36) geführt ist und der den Ventilkörper (44) im Normalfall in Schließrichtung beaufschlagt, wobei zwischen dem Ventilkörper (44) und dem äußeren Ventilelement (36) ein radialer Spalt (71) vorhanden ist.A fuel injection device (18) comprises a housing (28) and two mutually coaxial valve elements (36, 40). Each of these is assigned a fuel outlet opening (62, 90). A biasing device can act on the valve elements (36, 40) in the closing direction. On the valve elements (36, 40) acting in the opening direction of pressure surfaces (52, 80) are present, which each define a pressure chamber (54, 81), which can be connected to a high pressure port (22). It is proposed that the inner valve element (40) comprises at least: a valve body (44), which cooperates with a housing-side valve seat, and a guide body (42), which is guided in the outer valve element (36) and the valve body (44 ) Normally acted upon in the closing direction, wherein between the valve body (44) and the outer valve element (36), a radial gap (71) is present.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, mit einem Gehäuse und mindestens zwei in dem Gehäuse angeordneten und zueinander koaxialen Ventilelementen, denen jeweils mindestens eine Kraftstoff-Austrittsöffnung zugeordnet ist, mit einer die Ventilelemente in Schließrichtung beaufschlagenden Vorspanneinrichtung, und mit jeweils mindestens einer in Öffnungsrichtung wirkenden Druckfläche an den Ventilelementen, wobei die Druckflächen jeweils einen Druckraum begrenzen, der mit einem Hochdruckanschluss verbunden werden kann.The The invention relates to a fuel injection device, in particular for an internal combustion engine with direct injection, with a housing and at least two in the housing arranged and mutually coaxial valve elements, each of which associated with at least one fuel outlet opening, with one of the valve elements acting in the closing direction Biasing device, and each having at least one acting in the opening direction print area at the valve elements, wherein the pressure surfaces each have a pressure chamber limit, which can be connected to a high-pressure connection.
Eine
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus
der
Derartige Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen werden auch als "Koaxial-Variodüsen" bezeichnet. Mit ihnen kann je nach einzuspritzender Kraftstoffmenge ein unterschiedlicher Kraftstoff-Austrittsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch dann, wenn nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll, dieser vergleichsweise gut zerstäubt werden kann.such Fuel injectors are also referred to as "coaxial vario nozzles." With they can vary depending on the fuel quantity to be injected Fuel outlet cross-section are provided. This has the advantage that even if only a small amount of fuel to be injected, this are atomized comparatively well can.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine mit ihr betriebene Brennkraftmaschine ein besonders gutes Emissionsverhalten zeigt.The The present invention has the object of a fuel injection device of the aforementioned type so that one with her operated internal combustion engine a particularly good emission behavior shows.
Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das innere Ventilelement mindestens umfasst: einen Ventilkörper, der mit einem gehäuseseitigen Ventilsitz zusammenarbeitet, und einen Führungskörper, der in dem äußeren Ventilelement geführt ist und der den Ventilkörper im Normalfall in Schließrichtung beaufschlagt, wobei zwischen dem Ventilkörper und dem äußeren Ventilelement ein radialer Spalt vorhanden ist.These Task is in a fuel injection device of the aforementioned Sort of solved by in that the inner valve element comprises at least: a valve body which with a housing side Valve seat cooperates, and a guide body, in the outer valve element guided is and the valve body normally in the closing direction acted between between the valve body and the outer valve element a radial gap is present.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung bei einer Brennkraftmaschine werden die HC-Werte im Abgas deutlich verbessert. Dies hängt damit zusammen, dass bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zuverlässig verhindert wird, dass das innere Ventilelement bei einer Öffnungs- oder Schließbewegung des äußeren Ventilelements ungewollt öffnet und hierdurch geringe Kraftstoffmengen aus der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung austreten.at the application of the fuel injection device according to the invention in an internal combustion engine, the HC values in the exhaust gas are significantly improved. This depends together with that in the fuel injection device according to the invention reliable prevents the inner valve element from being opened at an opening or closing movement of the outer valve element unintentionally opens and As a result, small amounts of fuel from the fuel injection device escape.
Erreicht wird dies durch eine Entkopplung eines Teils des inneren Ventilelements vom äußeren Ventilelement: Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung ist das innere Ventilelement in einen Führungskörper und einen Ventilkörper aufgeteilt. Der Ventilkörper ist jener Bereich des Ventilelements, der mit dem gehäuseseitigen Ventilsitz zusammenarbeitet und der letztlich durch seine Bewegung den Strömungsweg des Kraftstoffs zu der entsprechenden Kraftstoff-Austrittsöffnung freigibt oder blockiert. Zwischen diesem Ventilkörper und dem äußeren Ventilelement ist jedoch ein radialer Spalt vorhanden, so dass das äußere Ventilelement insbesondere während seines Schließvorgangs keine Querkräfte auf diesen Ventilkörper übertragen kann (das äußere Ventilelement berührt den Ventilkörper des inneren Ventilelements also nicht). Diese Querkräfte könnten zu einem Verkippen des inneren Ventilelements und in der Folge zu einer reduzierten Abdichtung zwischen innerem Ventilelement und Gehäuse führen. Stattdessen ist das innere Ventilelement über einen Führungskörper im äußeren Ventilelement geführt, der den Ventilkörper in Schließrichtung beaufschlagt.Reached this is achieved by decoupling a part of the inner valve element from the outer valve element: In the fuel injection device according to the invention the inner valve element is divided into a guide body and a valve body. The valve body is that area of the valve element which is connected to the housing side Valve seat works together and ultimately through his movement the flow path of the fuel to the corresponding fuel outlet opens or blocked. Between this valve body and the outer valve element However, a radial gap is present, so that the outer valve element especially during his closing process no lateral forces transferred to this valve body can (the outer valve element touched the valve body the inner valve element so not). These shear forces could too a tilting of the inner valve element and subsequently to a reduced seal between inner valve element and housing lead. Instead is the inner valve element via a Guide body in the outer valve element guided, the valve body in the closing direction applied.
So kann es zwar vorkommen, dass das äußere Ventilelement Querkräfte auf den Führungskörper des inneren Ventilelements überträgt und hierdurch beim Schließen des äußeren Ventilelements der Führungskörper verkippt; durch die Entkopplung des Führungskörpers vom Ventilkörper wird dies jedoch nicht an den Ventilkörper weitergeleitet, so dass dieser zuverlässig in der geschlossenen Stellung verbleiben kann.So It may happen that the outer valve element on transverse forces the guiding body of the inner valve member transmits and thereby while closing the outer valve element of Guide body tilted; by decoupling the guide body from valve body However, this is not forwarded to the valve body, so this reliable can remain in the closed position.
Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Vorteile auch bei herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen erzielt werden können, wenn nur das innere Ventilelement durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene zweigeteilte Ausgestaltung ersetzt wird. Hierdurch können die Kosten bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung niedrig gehalten werden.It should be noted at this point that the advantages of the invention also in conventional fuel injectors he can be aimed, if only the inner valve member is replaced by the present invention proposed two-part design. As a result, the costs in the production of the fuel injection device according to the invention can be kept low.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in subclaims.
Zunächst wird vorgeschlagen, dass der Führungskörper einen Führungs- und Dichtabschnitt aufweist, welcher in der Nähe des Ventilkörpers ausgebildet ist und im äußeren Ventilelement gleitend und fluiddicht geführt ist. Dies hat den Vorteil, dass ein dem inneren Ventilelement zugeordnetes Totvolumen vergleichsweise klein gehalten werden kann, was die Präzision bei der Einspritzung von Kraftstoff durch die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzvorrichtung verbessert, da ein ungewolltes Austreten von Kraftstoff nochmals verringert oder sogar ganz vermieden werden kann. Auch das Emissionsverhalten wird hierdurch nochmals verbessert.First, will suggested that the guide body a managerial and sealing portion formed in the vicinity of the valve body is and in the outer valve element slidably guided and fluid-tight is. This has the advantage that a the inner valve element associated Dead volume can be kept comparatively small, which increases the precision the injection of fuel by the fuel injection device according to the invention improved, as an unintentional leakage of fuel again can be reduced or even completely avoided. Also the emission behavior is thereby further improved.
Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, dass der Führungskörper einen Führungs- und Dichtabschnitt aufweist, welcher vom Ventilkörper entfernt ausgebildet ist und im äußeren Ventilelement gleitend und fluiddicht geführt ist. Dies entspricht der Ausführungsform bei herkömmlichen Kraftstoff-Einspritzvorrichtungen, was die zur Realisierung der Erfindung vorzunehmenden Änderungen reduziert und die Herstellkosten niedrig hält.alternative but it is also possible that the guide body one managerial and sealing portion which is formed away from the valve body and in the outer valve element slidably guided and fluid-tight is. This corresponds to the embodiment at conventional Fuel injectors, what the realization of the Invention to be made changes reduced and keeps the production costs low.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in eine dem Ventilkörper zugewandte Stirnfläche des Führungskörpers ein mit einem Leckageanschluss verbundener Leckagekanal mündet. Hierdurch wird eine "Druckunterwanderung" vermieden. Hierunter wird verstanden, dass der Bereich, an dem der Führungskörper und der Ventilkörper aneinander stoßen, mit hohem Druck beaufschlagt wird, wodurch ein gewolltes Öffnen des inneren Ventilelements beziehungsweise des Ventilkörpers unter Umständen verhindert oder zumindest verzögert würde.A particularly advantageous embodiment of the fuel injection device according to the invention is characterized in that in a valve body facing face of the guiding body opens with a leakage connection connected leakage channel. hereby is a "pressure infiltration" avoided. this includes is understood that the area where the guide body and the valve body to each other bump, is subjected to high pressure, whereby a deliberate opening of the inner valve element or the valve body below circumstances prevented or at least delayed would.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass der Leckagekanal an seinem vom Ventilkörper abgewandten Ende in einen Ringraum mündet, der zwischen dem inneren und dem äußeren Ventilelement ausgebildet ist. Es versteht sich, dass dieser Ringraum auf jener Seite des Führungs- und Dichtabschnitts vorhanden sein muss, der von den Kraftstoff-Austrittskanälen abgewandt ist. Ein solcher Leckagekanal kann einfach ausgeführt sein, da dieser Ringraum üblicherweise ohnehin mit einem Leckageanschluss verbunden ist. Dies hält die Herstellkosten niedrig.In Continuing this is proposed that the leakage channel on his facing away from the valve body Ends in an annulus, formed between the inner and the outer valve member is. It is understood that this annulus on that side of the managerial and sealing portion must be present, which faces away from the fuel outlet channels is. Such a leakage channel can be simple, because this annulus is usually anyway connected to a leakage connection. This keeps the manufacturing costs low.
Ferner wird vorgeschlagen, dass sich der Führungskörper und der Ventilkörper nur in etwa linienhaft mit einer umlaufenden und bezüglich des Ventilkörpers radial außen liegenden Dichtkante berühren. Durch eine solche linienhafte Berührung wird örtlich eine hohe Flächenpressung erzielt, durch die eine hohe Dichtwirkung realisiert werden kann. Hierdurch wird eine Druckbeaufschlagung der vom Ventilsitz abgewandten Stirnfläche des Ventilkörpers verhindert oder zumindest reduziert, was die Funktionszuverlässigkeit insbesondere des inneren Ventilelements erhöht.Further It is suggested that the guide body and the valve body only approximately in a line with a circumferential and radial with respect to the valve body Outside touch lying sealing edge. By such a line contact locally high surface pressure achieved by which a high sealing effect can be realized. As a result, a pressurization of the remote from the valve seat face of the valve body prevents or at least reduces what the functional reliability in particular of the inner valve element increases.
In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass in einer dem Führungskörper zugewandten Stirnfläche des Ventilkörpers oder in einer dem Ventilkörper zugewandten Stirnfläche des Führungskörpers eine Ausnehmung vorhanden ist, deren radial äußere Begrenzung als ringförmiger Kragen mit einer umlaufenden Dichtkante ausgebildet ist. Hierdurch wird die Herstellung der umlaufenden Dichtkante vereinfacht, was die Herstellkosten der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung senkt.In Further training is proposed that in a guide body facing the end face of the valve body or in a valve body facing end face of the guide body one Recess is present, the radially outer boundary as an annular collar is formed with a peripheral sealing edge. This will the production of the peripheral sealing edge simplifies what the Production costs of the fuel injection device lowers.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der Ventilköper eine gerundete Dichtfläche aufweist, welche mit einer gehäuseseitigen Sitzkante zusammenarbeitet. Hierdurch können so genannte "Planlauftoleranzen" in einem gewissen Umfange ausgeglichen werden, was den Fertigungsaufwand und somit auch die Herstellungskosten senken kann. Bei den "Planlauftoleranzen" handelt es sich um Winkelabweichungen der Kontaktfläche zwischen dem Ventilkörper und dem Führungskörper von einer zur Längsachse orthogonalen Ebene.A particularly advantageous embodiment of the fuel injection device is also characterized by the fact that the valve body a rounded sealing surface having, which with a housing-side Seat edge cooperates. As a result, so-called "runout tolerances" to a certain extent be compensated, what the production cost and thus the Can reduce manufacturing costs. The "runout tolerances" are angle deviations the contact surface between the valve body and the guide body of one to the longitudinal axis orthogonal plane.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn diese gerundete Dichtfläche einem Ringsegment der Oberfläche einer Kugel entspricht, deren Mittelpunkt auf der Mittelachse des inneren Ventilelements liegt. Diese vom Grundsatz her von Kugelgelenken bekannte Ausgestaltung ermöglicht auch im Betrieb eine "schräge" Anordnung des Ventilkörpers ohne Reduzierung der Abdichtung zwischen Ventilkörper und Gehäuse. Hierdurch kann auf während des Betriebs entstehende Winkelabweichungen automatisch reagiert werden, ohne dass die Funktionsfähigkeit der Kraftstoff-Einspritzvorrichtung beeinträchtigt wird.there It is particularly advantageous if this rounded sealing surface a Ring segment of the surface corresponds to a sphere whose center is on the central axis of the inner valve element is located. These in principle of ball joints known configuration allows also during operation an "oblique" arrangement of the valve body without reduction the seal between the valve body and Casing. This can be done during automatically reacts to any resulting angular deviations be without affecting the functionality the fuel injector is impaired.
Zeichnungdrawing
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:following become particularly preferred embodiments the present invention with reference to the accompanying Drawing closer explained. In the drawing show:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
Zu
dem Kraftstoffsystem
Die
Das äußere Ventilelement
Beim
Führungskörper
In
einer dem Führungskörper
Der
Dichtabschnitt
Die
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Wenn
nur eine geringe Kraftstoffmenge eingespritzt werden soll, wird
an den Hochdruckanschluss
If only a small amount of fuel is to be injected, it will be connected to the high pressure port
Der
Druck, der dann auch im Druckraum
Durch
die Entkopplung des Ventilkörpers
Soll
eine größere Kraftstoffmenge
eingespritzt werden, wird am Hochdruckanschluss
Durch
die Dichtkante
Eine
alternative Ausführungsform
einer Kraftstoff-Einspritzvorrichtung
Während bei
der in
While at the in
Claims (9)
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2004
- 2004-09-08 EP EP04021298.7A patent/EP1526274B1/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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EP1526274B1 (en) | 2015-11-11 |
EP1526274A1 (en) | 2005-04-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |